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Il ruolo del microbiota intestinale: dalla nascita alla vita adulta

Il microbiota intestinale umano ha un impatto significativo sull’intestino e, più in generale, sulla salute dell'ospite (l’uomo), che da molti viene considerato come un ulteriore organo del corpo. Ma vediamo insieme come nasce, perché è così importante e quali benefici apporta.

Che cos’è il microbiota intestinale

Il termine “microbiota intestinale” viene usato per definire gli oltre 1014 batteri che normalmente vivono all’interno del nostro tratto gastrointestinale1.

Lo sviluppo del microbiota intestinale

Si ritiene che lo sviluppo del microbiota cominci subito dopo la nascita, quando il tratto gastrointestinale del bambino, inizialmente sterile, inizia ad essere colonizzato dai microrganismi2. Nelle prime fasi di sviluppo, il microbiota è generalmente poco vario, ma durante il primo anno di vita la diversità aumenta sempre di più e la composizione del microbiota matura in maniera significativa3. Questo processo prosegue così velocemente che già tra i due e i cinque anni il microbiota infantile assume caratteristiche simili a quelle di un individuo adulto4.

Da cosa viene influenzata la composizione del microbiota intestinale

La composizione del microbiota intestinale dei bambini può essere influenzata anche dal tipo di latte con cui vengono essi nutriti1. È stata individuata la presenza di una elevata quantità di bifidobatteri nel microbiota dei bambini allattati al seno rispetto a quella dei bambini nutriti con latte artificiale1,5. Questo potrebbe essere dovuto ad alcuni fattori contenuti nel latte materno in grado di favorire la crescita di questi batteri1. D'altra parte, il microbiota dei bambini alimentati con latte artificiale ha una maggiore diversità1 ed è più frequentemente colonizzato da E. coli, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis e lattobacilli1,6. 

Il fatto che il microbiota dei bambini gravemente denutriti sia invece immaturo e alterato (contenente una quantità elevata di microrganismi patogeni)7 dimostra ulteriormente l’importanza dell’alimentazione rispetto alla colonizzazione batterica del tratto gastrointestinale.

Sebbene in età adulta il microbiota intestinale sia relativamente più stabile, diete sbilanciate possono comunque alterarne la composizione8.

Sono stati individuati anche altri fattori che hanno la capacità di influire sul nostro microbiota tra cui il sistema immunitario9, il fumo10, lo stile di vita11 e i trattamenti a base di antibiotici12.

Composizione generale del microbiota umano

I dati che emergono dagli studi scientifici indicano che nell’uomo vivono ben 2172 specie diverse di batteri1, di cui il 93,5% appartengono a Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes1. Inoltre, 386 delle 2172 specie identificate sono rigorosamente anaerobiche (cioè non necessitano di ossigeno per sopravvivere) e pertanto abitano all’interno del nostro tratto gastrointestinale1.

Quali sono le funzioni più importanti del microbiota intestinale legate alle difese del nostro organismo

Esistono molte evidenze che indicano un ruolo del microbiota intestinale nell'influenzare l'omeostasi dell’epitelio1. Alcuni di questi microrganismi sono coinvolti in processi di rinnovamento cellulare e nella cicatrizzazione delle ferite epiteliali1,13, mentre altri contribuiscono attivamente all'integrità dell’epitelio stesso1,14,15. L’epitelio intestinale è molto importante in quanto costituisce una vera e propria barriera che impedisce l’assorbimento di sostanze estranee potenzialmente dannose, facilitandone l’espulsione16, ma allo stesso tempo regola l’ingresso di nutrienti, elettroliti e acqua dal lume intestinale alla circolazione sanguigna16.

Il microbiota ostacola la colonizzazione della mucosa intestinale da parte di agenti patogeni, competendo “fisicamente” con essi e sottraendo loro preziosi nutrienti1,17. Inoltre, i microrganismi che normalmente abitano nel nostro intestino possono produrre sostanze antimicrobiche tossiche contro i patogeni, e contemporaneamente, possono stimolare l’ospite a fare lo stesso1,18.

In ultimo, il microbiota assume un ruolo importante per lo sviluppo del sistema immunitario associato alla mucosa intestinale, ma anche di quello sistemico1.

Altre funzioni del microbiota intestinale

I batteri del colon hanno la capacità di fermentare i carboidrati complessi che ingeriamo generando metaboliti come gli acidi grassi a catena corta1,19. Questi acidi grassi vengono rapidamente assorbiti dalle cellule epiteliali nel tratto gastrointestinale dove sono coinvolti nella regolazione di importanti processi come la differenziazione, la proliferazione e la morte cellulare1. Inoltre, essi partecipano alla regolazione del sistema immunitario e della risposta infiammatoria1.

Un’altra funzione cruciale del microbiota gastrointestinale è la sintesi di vitamine essenziali che l'uomo, da sé, non è in grado di produrre1: la vitamina B12 che non può essere sintetizzata da animali, piante o funghi1,20, il folato21 ed altre come la vitamina K, la riboflavina, la biotina, l'acido nicotinico, l'acido pantotenico, la piridossina e la tiamina22.

 

[1] Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochemical Journal. 2017;474(11):1823-1836.

[2] Lu CY, Ni YH. Gut microbiota and the development of pediatric diseases. J Gastroenterol. 2015 Jul;50(7):720-6.

[3] Palmer C, Bik EM, DiGiulio DB, Relman DA, Brown PO. Development of the Human Infant Intestinal Microbiota. Ruan Y, ed. PLoS Biology. 2007;5(7):e177.

[4] Rodríguez JM, Murphy K, Stanton C, et al. The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life. Microbial Ecology in Health and Disease. 2015;26:10.3402/mehd.v26.26050.

[5] Harmsen HJ, Wildeboer-Veloo AC, Raangs GC, et al. Analysis of intestinal flora development in breast-fed and formula-fed infants by using molecular identification and detection methods. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2000;30(1):61–7.

[6] Penders J, Thijs C, Vink C, et al. Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. Pediatrics. 2006;118(2):511–21.

[7] Kau AL, Planer JD, Liu J, et al. Functional characterization of IgA-targeted bacterial taxa from malnourished Malawian children that produce diet-dependent enteropathy. Science translational medicine. 2015;7(276):276ra24.

[8] David LA, Maurice CF, Carmody RN, et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014;505(7484):559-563.

[9] Hooper LV, Littman DR, Macpherson AJ. Interactions between the microbiota and the immune system. Science (New York, NY). 2012;336(6086):1268-1273.

[10] Biedermann L, Zeitz J, Mwinyi J, et al. Smoking Cessation Induces Profound Changes in the Composition of the Intestinal Microbiota in Humans. Heimesaat MM, ed. PLoS ONE. 2013;8(3):e59260.

[11] Tyakht AV, Kostryukova ES, Popenko AS, et al. Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia. Nature Communications. 2013;4:2469.

[12] Ferrer M, Martins dos Santos VA, Ott SJ, Moya A. Gut microbiota disturbance during antibiotic therapy: A multi-omic approach. Gut Microbes. 2014;5(1):64-70.

[13] Swanson PA, Kumar A, Samarin S, et al. Enteric commensal bacteria potentiate epithelial restitution via reactive oxygen species-mediated inactivation of focal adhesion kinase phosphatases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011;108(21):8803-8808.

[14] Reunanen J, Kainulainen V, Huuskonen L, et al. Akkermansia muciniphila Adheres to Enterocytes and Strengthens the Integrity of the Epithelial Cell Layer. Goodrich-Blair H, ed. Applied and Environmental Microbiology. 2015;81(11):3655-3662.

[15] Chen H.Q., Yang J., Zhang M., Zhou Y.-K., Shen T.-Y., Chu Z.-X. et al. Lactobacillus plantarum ameliorates colonic epithelial barrier dysfunction by modulating the apical junctional complex and PepT1 in IL-10 knockout mice. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2010;299, G1287–G1297.

[16] Groschwitz KR, Hogan SP. Intestinal Barrier Function: Molecular Regulation and Disease Pathogenesis. The Journal of allergy and clinical immunology. 2009;124(1):3-22.

[17] Bäumler A.J. and Sperandio V. Interactions between the microbiota and pathogenic bacteria in the gut. Nature. 2016;535, 85–93.

[18] Hooper L.V. and Macpherson A.J. Immune adaptations that maintain homeostasis with the intestinal microbiota. Nat. Rev. Immunol. 2010;10, 159–169.

[19] Musso G, Gambino R, Cassader M. Obesity, Diabetes, and Gut Microbiota: The hygiene hypothesis expanded? Diabetes Care. 2010;33(10):2277-2284.

[20]LeBlanc J.G., Milani C., de Giori G.S., Sesma F., van Sinderen D. and Ventura M. Bacteria as vitamin suppliers to their host: a gut microbiota perspective. Current Opinion in Biotechnology. 2013;24:160–168.

[21] Pompei A, Cordisco L, Amaretti A, Zanoni S, Matteuzzi D, Rossi M. Folate Production by Bifidobacteria as a Potential Probiotic Property. Applied and Environmental Microbiology. 2007;73(1):179-185.

[22] Hill M.J. Intestinal flora and endogenous vitamin synthesis. European Journal of Cancer Prevention. 1997;6: S43–S45.


 
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